V, (5.17) trong đó và tuần tự là những tổng trữ lượng nước trong Đạ
7.6.2.Đặc trưng tổng quát về thảm băng ở các đại dương và biển
F nhỏ hơn nhiều so với những giá trị mang đến và mang đi, còn biến trình
7.6.2.Đặc trưng tổng quát về thảm băng ở các đại dương và biển
Có thể xem thảm băng như một sản phẩm của tương tác nhiệt động lực đại dương và khí quyển. Trong đó, theo như kết quả mô hình hóa số trị cho thấy, các nhân tố nhiệt có ảnh hưởng chính tới sự hình thành thảm băng. Những nhân tố động lực (hải lưu và gió) không làm biến đổi nhiều vị trí chung của thảm băng.
Xét theo thời gian bảo tồn thảm băng và nguồn gốc của nó, V.S. Nazarov đã chia Đại dương Thế giới thành sáu đới. Đới thứ nhất gồm các vùng trong đó thảm băng tồn tại quanh năm, mặc dù có thể độ phủ giảm một chút vào thời kì ấm. Đó là phần trung tâm thủy vực Bắc Cực, các biển Amunđsen, Bellinshauzen, Weđen. Trong đới này, lượng băng tạo thành nhiều hơn lượng băng kịp tan trong mùa hè.
Đới thứ hai gồm những thủy vực trên đó băng thay đổi hàng năm. Phần lớn băng kịp tan trong mùa hè, nhưng do chuyển động trôi băng trong đới này mà trong mùa hè luôn có thể gặp băng (thí dụ, các biển Karơ và Baren).
Đới thứ ba là những vùng với thảm băng mùa, hàng năm tạo thành trong thời kì lạnh và hoàn toàn tan biến hết trong mùa hạ. Các biển Okhot, Nhạt Bản, Bạch Hải, Baltic, Aral và Kaspi thuộc vào đới này.
Ở một số vùng đại dương, băng chỉ được tạo thành vào những mùa đông rất lạnh (như các biển Bắc Hải, Mramo và Ađriatic). Những vùng này thuộc đới thứ tư.
Đới thứ năm gồm những vùng ở đó người ta thấy băng được mang tới từ bên ngoài. Đó là vùng Niuphơnlan, phần lớn các biển Nam Cực bao gồm vùng phân bố núi băng trôi. Ta nhận thấy rằng mùa đông ở đây cũng có thể tạo thành băng, nhưng với khối lượng rất nhỏ so với băng mang tới từ những nơi khác.
Cuối cùng, phần rộng lớn còn lại của Đại dương Thế giới thuộc đới thứ sáu, ở đó không bao giờ gặp băng.
Trạng thái thảm băng của các đại dương và các biển bao gồm tập hợp các đặc trưng như xuất hiện và biến mất băng, độ dày, độ phủ, chuyển động trôi, độ vững chắc v.v... được xác định bằng biến trình mùa của những quá trình khí tượng thủy văn và những đặc điểm địa phương của vùng nước đang xét. Vì thực tế không thể khái quát toàn bộ trạng thái băng dưới dạng giải tích, nên chúng ta thường chỉ hạn chế phân tích những dữ liệu thực nghiệm nhận được thông qua viễn thám băng từ máy bay, đo từ xa các đặc trưng băng bằng vệ tinh hay đo trực tiếp từ mặt thảm băng.
Đến nay, băng Bắc Băng Dương và các biển của nó được nghiên cứu đầy đủ nhất. Vì khối lượng băng chính nằm trong trạng thái chuyển động (trôi), nên chúng thường không đạt tới cân bằng ổn định. Nếu ở các vùng biển phía nam Bắc Băng Dương dưới tác động của những nhân tố nhiệt có thể tăng trưởng hoặc tan băng tới độ dày 2 m, thì ở phần trung tâm đại dương qua mùa hè chỉ tan gần 50 cm. Về trung bình, độ dày băng tăng lên khi vĩ độ tăng, nhưng do những đặc điểm hoàn lưu và chế độ nhiệt, cực đại tuyệt đối nhận thấy không phải ở cực, mà ở các vùng lân cận quần đảo Canađa thuộc Bắc Băng Dương và biển Bôpho. Ở đây băng gắn bờ nhiều tuổi tại một số chỗ có thể đạt độ dày hơn 10 m. Còn độ dày của băng tại những vùng có độ nhấp nhô lớn có thể thậm chí vượt quá 2030 m.
Ở thủy vực Bắc Băng Dương, người ta thường phân biệt hai khối băng đại dương nhiều tuổi: khối Canađa đã nhắc đến ở trên và khối cận Đại Tây Dương, ranh giới giữa chúng đi qua dãy núi ngầm Lomonosov. Do hệ quả phân kì dòng băng, mùa đông ở đây hình thành một đới thảm băng có độ nứt rãnh cao hơn, còn mùa hè - hình thành đới nước thoáng xen kẽ. Đương nhiên, diện tích nước thoáng xen kẽ phải có biến trình mùa rõ nét. Mùa đông trung bình vùng nước thoáng xen kẽ ở thủy vực Bắc Băng Dương bằng
Do những đặc điểm chuyển động trôi tổng thể, hàng năm từ thủy vực Bắc Băng Dương mang vào biển Grinlan một lượng băng có thể phủ gần 900 nghìn km2, bằng 20% diện tích của đại dương. Do những dao động điều kiện khí tượng thủy văn, biến thiên giữa các năm của khối lượng băng mang đi đạt tới 60% giá trị trung bình của nó. Bề rộng đới băng và độ phủ ở biển
Grinlan giảm dần về phía nam hoàn toàn phù hợp với đặc điểm hoàn lưu nước
và nhiệt độ nước. Nước ấm Đại Tây Dương mang theo nhiệt lượng to lớn, tạo nên những điều kiện tạo băng bất lợi. Vì vậy, ở biển Baren, nơi các loại nước này phổ biến, thậm chí vào mùa đông ở phần đông nam không bị phủ băng (hình 7.7). Vị trí phía nam nhất của miền băng nhận thấy vào tháng 4, vị trí phía bắc nhất - tháng 8, khi đó hầu như toàn bộ biển Baren được giải phóng khỏi băng. Vị trí miền băng là một đặc trưng rất biến động, nó có thể xê dịch trong không gian nhiều trăm kilômét, từ đó ảnh hưởng lớn đến các quá trình tương tác nhiệt động lực của đại dương và khí quyển.
Biển Bạch Hải nối với biển Baren lại khác xa biển này về chế độ băng. Bạch Hải thực tế không nhận được nước ấm đại dương và đồng thời dòng nước sông và nước ngọt từ tan băng dẫn tới phân tầng mật độ biểu hiện khá rõ nét. Kết quả là trữ lượng nhiệt của biển giới hạn ở những gì được hình thành bởi sự sưởi ấm mùa hạ tại chỗ, tập trung ở các lớp nước mặt. Nó nhanh chóng bị tiêu phí trong thời kì thu đông và lượng mất nhiệt tiếp theo được bồi hoàn do nhiệt lượng tạo băng. Vì vậy, Bạch Hải hàng năm bị phủ băng từ 3 đến 9 tháng.
Bên cạnh những điều kiện nhiệt, các nhân tố động lực làm trôi băng có thể có ảnh hưởng khá mạnh tới thảm băng ở nhiều biển thuộc Bắc Băng Dương. Ở những biển mà vận chuyển mang băng đi chiếm ưu thế (Karơ, Lapchev, Chukot, Baphin), thì độ bất đồng nhất không gian của độ dày băng sẽ lớn. Ở những biển hội tụ, tức băng mang tới chiếm ưu thế (Đông Xibêri và Bôpho), thì băng đồng nhất hơn về tuổi và độ dày trung bình.
Thảm băng ở phần phía bắc Thái Bình Dương được nghiên cứu ít nhất. Khối lượng băng chính được tạo thành ở đây trong các biển ven. Bắt đầu từ tháng 9 - tháng 10 băng xuất hiện ở phần phía bắc biển Bering và dần dần lan
xuống phía nam. Trong tháng 11 bắt đầu đông, băng ở biển Okhot, đầu tháng 12 - ở biển Nhật Bản và cuối cùng phần bắc biển Hoàng Hải. Đặc điểm đặc trưng của thảm băng các vùng khơi là tính năng động cao. Dưới tác động của gió, băng dần dần bị vỡ và bị mang xuống phía nam. Kết quả là ở những phần phía bắc của các biển thường hình thành những vùng nước thoáng và gặp thấy băng mọi loại tuổi, từ những dạng ban đầu đến băng trắng. Do dao động mực nước triều lớn, các dòng chảy và gió mạnh, băng gắn bờ có thể hình thành chủ yếu trong những vũng, vịnh kín.
Một lượng băng không lớn còn có thể tạo thành trong các biển nội địa bắc bán cầu (Kaspi, Aral, Azov và Hắc Hải). Tại các biển này, những vùng nước nông với trữ lượng nhiệt nhỏ bị đông băng trước hết. Diện tích băng ở các biển đó phụ thuôc mạnh vào sự khắc nghiệt của mùa đông và có dao động giữa các năm lớn.
Về Nam Cực, ở đây những nhân tố nhiệt là nhân tố chính trong sự hình thành và lan truyền băng biển. Đặc điểm thứ hai của thảm băng là ở đây rất phổ biến loại băng bên trong nước, ít ra là ở những vùng nước ven bờ. Sự đông lạnh nước Nam Cực ở đới ven bờ bắt đầu vào tháng 3, và từ thời điểm đó ranh giới thảm băng dần dần di chuyển lên phía bắc với tốc độ trung bình 4,2 km/ngày. Vào tháng 910, miền băng đạt tới vị trí phía bắc cao nhất của nó, trung bình ở vĩ độ 60o, nhưng vào những năm cụ thể tùy những điều kiện khí tượng thủy văn, nó có thể xê dịch về phía này hoặc phía kia. Do gió, dòng chảy và sóng mà hình dáng miền băng có thể ngoằn ngòe và biến đổi nhanh. Độ phủ băng có thể từ 1 cấp trong gió tách dãn đến 10 cấp trong gió nén ép.
Ở phần ven bờ, độ dày của băng một tuổi biến thiên trong khoảng 1,52 m. Do độ chia cắt đường bờ tương đối yếu, độ sâu lớn và gió nên băng gắn bờ ở Nam Cực phát triển rất kém so với ở Bắc Cực. Bề rộng trung bình của nó bằng 2535 km. Khối lượng băng chủ yếu trôi ở ngay gần lục địa. Băng chuyển động chủ yếu về phía đông, lệch về phía bắc dưới tác động của các mỏm nhô của đường bờ. Ở đấy băng bị cuốn hút vào hải lưu vòng quanh Nam Cực và tiếp tục trôi trong hệ thống hải lưu này.
Tan băng ở Nam Cực bắt đầu vào tháng 1011, tại rìa ngoài của miền băng tiếp giáp với nước ấm đại dương. Độ rộng miền băng giảm trung bình 6,5 km/ngày. Ngoài các nhân tố nhiệt, tốc độ mang băng lên phía bắc cũng có ảnh hưởng nhất định tới tốc độ tan băng, nó đẩy nhanh quá trình này. Sau thời kì ấm, phần lớn thảm băng Nam Cực biến mất, giảm diện tích tới 2,5 triệu km2. Phần chính của lượng băng dư tồn tập trung trong các biển Weđen, Bellinshauzen, Amunđen, ở đó băng tan ít do ảnh hưởng của lục địa lạnh giá.
Đối với các vùng ven bờ Nam Cực, đặc trưng là mùa hè có một đới nước thoáng hoặc dãn băng, sau đó là dải băng độ phủ cao hơn. Bức tranh này đặc biệt nhận thấy rõ ở vùng biển Ross. Vùng nước thoáng được gây nên bởi gió mang băng đi. Phần lớn băng còn lại tới mùa thu dần dần bị mang về phía bắc và tan trong năm sau. Vì vậy, các loại băng nhiều tuổi rất hiếm gặp ở vùng nước Nam Cực và chúng được tạo thành chủ yếu từ băng gắn bờ nhiều tuổi, bởi vì trong các vịnh sâu băng gắn bờ có thể không bị phá vỡ và nhiều năm liền không bị cuốn vào dòng chảy.